您聽說過生物制造嗎？其實您在生活中可能已經(jīng)接觸過生物制造的產(chǎn)品了。乙肝疫苗、胰島素、玻尿酸、膠原蛋白、燃料乙醇等等，都是利用生物制造技術(shù)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品。生物制造被認(rèn)為具有引領(lǐng)“第四次工業(yè)革命”的潛力，市場規(guī)模將達(dá)到萬億級別，是世界各國競爭的熱點(diǎn)。我國也把生物制造列為重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是提升新質(zhì)生產(chǎn)力的重要手段之一。

一種在市場上頗受歡迎的魚飼料蛋白，營養(yǎng)價值很高，粗蛋白含量達(dá)到80%以上，讓人想不到的是，它竟然是用鋼鐵廠煉鋼時產(chǎn)生的工業(yè)尾氣生產(chǎn)出來的。

生產(chǎn)這種飼料蛋白的首鋼朗澤是首鋼集團(tuán)的子公司，它是全世界第一個實現(xiàn)以鋼鐵工業(yè)尾氣制飼料蛋白和燃料乙醇的企業(yè)。10年前，這家企業(yè)為了處理首鋼的工業(yè)尾氣，將氣體發(fā)酵技術(shù)引進(jìn)國內(nèi)。不過，這種技術(shù)僅在實驗室中獲得驗證，距離工業(yè)化應(yīng)用還有很長的路。首鋼朗澤經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)，最終打通了全系統(tǒng)工藝流程實現(xiàn)量產(chǎn)。

把工業(yè)尾氣制成飼料蛋白，這看似魔法般的操作，到底是怎么進(jìn)行的呢？

河北首朗新能源科技有限公司副總經(jīng)理 楊艷：“首先工業(yè)尾氣通過管道輸送到氣體預(yù)處理工段，經(jīng)過簡單的壓縮和煤氣凈化，由管道輸送到核心發(fā)酵工段，氣體從發(fā)酵罐的底部進(jìn)入到頂部，單程只有幾十秒的時間?！?/p>

接下來，工業(yè)尾氣在名為乙醇梭菌的菌種作用下，最終變成蛋白質(zhì)和乙醇。在整個生產(chǎn)過程中，干活的是乙醇梭菌，工作人員只需要監(jiān)控即可。首鋼朗澤所用的正是生物制造技術(shù)。所謂生物制造，指的是利用菌種、細(xì)胞、酶等生命體的生理代謝機(jī)能或催化功能，通過工業(yè)發(fā)酵工藝規(guī)?；a(chǎn)人類所需的化學(xué)品和高分子材料的制造過程。它是一種以工業(yè)生物技術(shù)為核心的先進(jìn)生產(chǎn)方式。

北京化工大學(xué)校長、中國工程院院士 譚天偉：“最大的核心點(diǎn)是什么呢？一個是用生物體進(jìn)行生產(chǎn)，而生物體最大的特點(diǎn)就是反應(yīng)過程，都是常溫、常壓；第二個特點(diǎn)是生物體轉(zhuǎn)化的時候都可以用可再生原料?！?/p>

生物制造是一種全新的生產(chǎn)技術(shù)，融合了生物學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)等多種技術(shù)，具有清潔、高效、可再生等特點(diǎn)，有可能在能源、農(nóng)業(yè)、化工和醫(yī)藥等領(lǐng)域改變世界工業(yè)格局。專家表示，生物制造將帶來至少三方面的重大變革：重構(gòu)傳統(tǒng)化工的生產(chǎn)路線、替代傳統(tǒng)天然產(chǎn)物的獲取方式、顛覆傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種養(yǎng)殖模式。

工業(yè)和信息化部賽迪研究院黨委書記、副院長 劉文強(qiáng)：“生物制造有別于傳統(tǒng)的物理、化學(xué)制造模式，生物制造創(chuàng)新了物質(zhì)生產(chǎn)方式，以生物體作為生產(chǎn)介質(zhì)，對制造業(yè)變革會帶來一系列巨大變化；另外，生物制造是以可再生生物質(zhì)為原料，對于制造業(yè)實現(xiàn)雙碳目標(biāo)也非常關(guān)鍵?！?/p>

我國有大量的工業(yè)尾氣資源。據(jù)專家估算，鋼鐵冶金、石化煉油、水泥等行業(yè)年產(chǎn)工業(yè)尾氣超過萬億立方米，如果利用其中的50%可年產(chǎn)飼料蛋白500萬噸，減少二氧化碳排放1.2億噸，節(jié)約糧食1.6億噸，節(jié)省耕地4億畝。

我國不僅有大量工業(yè)尾氣，還有不少農(nóng)林廢棄物，也非常適合用生物技術(shù)加以利用。生物乙醇俗稱酒精，目前我國主要是以玉米、小麥等糧食作為原料通過發(fā)酵工藝來生產(chǎn)。僅在黑龍江每年用糧食生產(chǎn)的生物乙醇就達(dá)230萬噸。不過，隨著這個纖維素乙醇示范項目的落地，用糧食生產(chǎn)乙醇的局面將被打破。這是位于黑龍江綏化海倫市的全國首臺套利用秸稈生產(chǎn)生物乙醇的工業(yè)化示范項目。

國投先進(jìn)生物質(zhì)燃料（海倫）有限公司總工程師 李春玲：“用秸稈生產(chǎn)二代乙醇的過程是這樣的，秸稈包進(jìn)廠之后先進(jìn)行凈化、除雜，然后像爆爆米花一樣，把結(jié)構(gòu)爆開，之后通過加入生物酶制劑水解成可發(fā)酵的糖，然后再用酵母把它變成酒精?！?/p>

傳統(tǒng)生產(chǎn)生物乙醇，主要是通過發(fā)酵玉米、小麥等富含淀粉的糧食得到糖，再用糖生產(chǎn)乙醇。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是難度小容易實現(xiàn)，缺點(diǎn)是消耗糧食，出現(xiàn)與人爭糧、與糧爭地的現(xiàn)象，影響國家糧食安全。而國投生物采用秸稈生產(chǎn)糖，再用糖生產(chǎn)乙醇。

經(jīng)過十多年的技術(shù)攻關(guān)，這家企業(yè)終于實現(xiàn)了量產(chǎn)。雖然目前這個示范項目的產(chǎn)能只有3萬噸，消耗約15萬噸秸稈，但是它的突破意義十分重大。據(jù)統(tǒng)計，2021年全國秸稈產(chǎn)生量為8.65億噸。因此，如果這項技術(shù)全面推廣，將是對傳統(tǒng)技術(shù)的一次重大革命。

李春玲：“通過技術(shù)研發(fā)和自主創(chuàng)新，最后實現(xiàn)了以非糧為主的原料結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化。好處是可以利用資源豐富的農(nóng)林廢棄物，可持續(xù)、可再生、可循環(huán)，而且通過利用這些農(nóng)林廢棄物可以減少碳排放，改善環(huán)境污染?！?/p>

我國是工農(nóng)業(yè)大國，資源消耗得多，相應(yīng)的排放量也大，因此有條件也有必要通過生物制造等先進(jìn)技術(shù)手段來化解這一難題，變廢為寶。它對于打造新質(zhì)生產(chǎn)力，推動經(jīng)濟(jì)向綠色、可持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展至關(guān)重要。

生物技術(shù)作為提升新質(zhì)生產(chǎn)力的手段之一，已被我國定為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。為此，我國制定了多項政策措施。2022年，《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》的印發(fā)，標(biāo)志著我國首部生物經(jīng)濟(jì)五年規(guī)劃正式出臺?！兑?guī)劃》明確提出，要培育壯大醫(yī)療健康、生物農(nóng)業(yè)、生物能源與生物環(huán)保、生物信息四大支柱產(chǎn)業(yè)。

黨的十八大以來，我國生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得巨大成就，細(xì)分子行業(yè)門類逐步增多，核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速增長。長三角地區(qū)形成產(chǎn)業(yè)集群，華北、華中地區(qū)骨干企業(yè)數(shù)量眾多。在國家的大力扶持下，一批新技術(shù)不斷誕生，它們引領(lǐng)著未來生物制造的發(fā)展方向，重新定義未來的生產(chǎn)模式。在中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所，2018年7月24日，一項全新的技術(shù)初步完成。

和碘相遇會變藍(lán)，這是淀粉的一個顯著特征。不過科研人員所用的淀粉并不是來自于玉米、土豆等植物，而是來自于二氧化碳。

這是一個令人興奮的技術(shù)，2021年，中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所宣布，在國際上首次實現(xiàn)二氧化碳到淀粉的人工全合成，相關(guān)成果于當(dāng)年9月在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上在線發(fā)表，成果先后入選2021年度中國科學(xué)十大進(jìn)展、2021年中國生命科學(xué)十大進(jìn)展等。它實現(xiàn)了從無機(jī)物中創(chuàng)造有機(jī)物的突破。這項技術(shù)在淀粉的合成能效和速率上遠(yuǎn)超玉米等農(nóng)作物，為淀粉的工業(yè)化生產(chǎn)打開了一扇窗，并為以二氧化碳為原料合成復(fù)雜分子提供了新思路。

雖然這項技術(shù)已經(jīng)在實驗室條件下已被證明是成功的，但距離真正工業(yè)化還有一定距離，因此科學(xué)家們正在努力打通最后的技術(shù)壁壘，一旦成功市場規(guī)模將不可限量。

中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員 蔡韜：“一方面可以把很多廢棄的、可能會對環(huán)境造成影響的二氧化碳變廢為寶用起來；另一方面，可以在工業(yè)化的車間里合成淀粉，節(jié)約80%到90%的土地和淡水?！?/p>

事實證明，生物制造可從根本上改變傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)模式。利用生物+醫(yī)藥、生物+化工、生物+能源、生物+輕工等全新生產(chǎn)方式，誕生出了一大批全新產(chǎn)品，如重組蛋白藥物、生物航空煤油、生物降解塑料等等，生物制造被認(rèn)為具有引領(lǐng)“第四次工業(yè)革命”的潛力，未來前景十分廣闊。據(jù)預(yù)測，全球生物制造產(chǎn)值接近30萬億美元。

未來，隨著生物技術(shù)進(jìn)一步取得突破進(jìn)展，生物制造還有望向采礦、冶金、電子信息、環(huán)保等領(lǐng)域拓展，發(fā)展前景十分廣闊，成為經(jīng)濟(jì)增長的重要引擎。

劉文強(qiáng)：“下一步，國家將從政策、企業(yè)和產(chǎn)業(yè)層面加強(qiáng)一系列部署來推動生物制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在政策方面，國家有關(guān)部門正在研究制定國家層面的生物制造頂層規(guī)劃文件，在產(chǎn)業(yè)方面，國家有關(guān)部門將加大中央財政資金投入，分領(lǐng)域、分區(qū)域布局一批生物制造公司平臺；在企業(yè)方面，國家有關(guān)部門將支持企業(yè)加強(qiáng)核心工業(yè)菌種、關(guān)鍵酶制劑創(chuàng)新研發(fā)，提升自主創(chuàng)新能力，推動創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)?！?/p>

生物制造作為提升經(jīng)濟(jì)競爭力的著力點(diǎn)，也是我國繼綠色制造、智能制造后，推進(jìn)制造強(qiáng)國建設(shè)的又一個重要抓手。作為一種新質(zhì)生產(chǎn)力，生物制造產(chǎn)業(yè)商機(jī)無限，而當(dāng)前我國這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展的序幕才剛剛拉開。目前我國生物制造核心產(chǎn)業(yè)增加值占工業(yè)增加值比重只有2.4%，提升空間非常大。我國具備良好的生物制造基礎(chǔ)，再加上一系列政策的助推，我國生物制造產(chǎn)業(yè)在這條新賽道上的競爭力也將越來越強(qiáng)。